[發(fā)明專利]單驅(qū)雙擺式純轉(zhuǎn)動微定位平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710273588.1
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107131404B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭志永;田延嶺;周重凱;張大衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: F16M11/06
• 分類號: F16M11/06;F16M11/18;H02N2/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張金亭

本發(fā)明公開了一種單驅(qū)雙擺式純轉(zhuǎn)動微定位平臺，包括主動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和被動順從機(jī)構(gòu)；主動驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括基座Ⅰ和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的下方設(shè)有一個壓電陶瓷，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的兩端各與一垂直換向放大機(jī)構(gòu)連接，垂直換向放大機(jī)構(gòu)與杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅰ連接，在杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅰ的輸出端設(shè)有運(yùn)動連接塊Ⅰ；被動順從機(jī)構(gòu)包括連接在基座Ⅰ上方的基座Ⅱ、運(yùn)動平臺Ⅰ和運(yùn)動平臺Ⅱ，運(yùn)動平臺Ⅰ和運(yùn)動平臺Ⅱ各通過一個連接板簧Ⅰ和連接板簧Ⅱ與基座Ⅱ連接，運(yùn)動平臺Ⅰ和運(yùn)動平臺Ⅱ分別與一個運(yùn)動傳遞柔性桿連接，運(yùn)動傳遞柔性桿與杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅱ連接，在杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅱ的輸入端設(shè)有與運(yùn)動連接塊Ⅰ連接的運(yùn)動連接塊Ⅱ。本發(fā)明控制簡便，且具有較高的轉(zhuǎn)動精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單驅(qū)雙擺式純轉(zhuǎn)動微定位平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)大轉(zhuǎn)動角度，且具有高轉(zhuǎn)動精度。

背景技術(shù)

隨著微納技術(shù)的發(fā)展，由壓電陶瓷驅(qū)動的多自由度微定位平臺已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于微納領(lǐng)域。為了滿足日益復(fù)雜的運(yùn)動需求，這些微定位平臺通常包括平動和轉(zhuǎn)動兩種運(yùn)動方式，但是轉(zhuǎn)動一般需要由兩個以上的壓電陶瓷同時進(jìn)行驅(qū)動，這就對壓電陶瓷的安裝和控制提出了挑戰(zhàn)。不同的安裝預(yù)緊力會導(dǎo)致壓電陶瓷不同的輸出特性，不利于轉(zhuǎn)動方向的精度控制，并且多個壓電陶瓷的同時驅(qū)動也會增加運(yùn)動控制的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種單驅(qū)雙擺式純轉(zhuǎn)動微定位平臺，該平臺控制簡便，且具有較高的轉(zhuǎn)動精度。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種單驅(qū)雙擺式純轉(zhuǎn)動微定位平臺，包括主動驅(qū)動機(jī)構(gòu)和被動順從機(jī)構(gòu)；所述主動驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用左右對稱結(jié)構(gòu)，包括基座Ⅰ和形成在其內(nèi)部的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的左右兩端各設(shè)有一輸出端，在所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的下方設(shè)有一個壓電陶瓷，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的兩個輸出端各與一垂直換向放大機(jī)構(gòu)的輸入端連接，所述垂直換向放大機(jī)構(gòu)輸出方向與輸入方向垂直，所述垂直換向放大機(jī)構(gòu)的輸出端通過柔性連接塊與杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅰ的輸入端連接，在所述杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅰ的輸出端設(shè)有運(yùn)動連接塊Ⅰ，所述杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅰ與所述基座Ⅰ柔性連接；所述被動順從機(jī)構(gòu)采用中心對稱結(jié)構(gòu)，包括連接在所述基座Ⅰ上方的基座Ⅱ、設(shè)置在所述基座Ⅱ右上方的運(yùn)動平臺Ⅰ和設(shè)置在所述基座Ⅱ左下方的運(yùn)動平臺Ⅱ，所述運(yùn)動平臺Ⅰ和所述運(yùn)動平臺Ⅱ各通過一個連接板簧Ⅰ和連接板簧Ⅱ與所述基座Ⅱ連接，所述連接板簧Ⅰ沿所述基座Ⅱ的縱向中心線設(shè)置，所述連接板簧Ⅱ沿所述基座Ⅱ的橫向中心線設(shè)置，在所述運(yùn)動平臺Ⅰ的上端設(shè)有一輸入端，在所述運(yùn)動平臺Ⅱ的下端設(shè)有一輸入端，所述運(yùn)動平臺Ⅰ和所述運(yùn)動平臺Ⅱ輸入端各與一個運(yùn)動傳遞柔性桿的輸出端連接，每個所述運(yùn)動傳遞柔性桿的輸入端與一個所述杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅱ的輸出端連接，在所述杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅱ的輸入端設(shè)有運(yùn)動連接塊Ⅱ，所述杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅱ與所述基座Ⅱ柔性連接；兩個所述運(yùn)動連接塊Ⅱ與兩個所述運(yùn)動連接塊Ⅰ一一對應(yīng)地采用運(yùn)動連接螺栓連接。

所述垂直換向放大機(jī)構(gòu)采用SR放大機(jī)構(gòu)。

所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用雙平行板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

所述基座Ⅰ和所述基座Ⅱ采用基座連接螺栓連接，在所述基座Ⅰ和所述基座Ⅱ的連接處以及所述運(yùn)動連接塊Ⅱ與所述運(yùn)動連接塊Ⅰ的連接處均設(shè)有墊片。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：通過采用一個壓電陶瓷進(jìn)行驅(qū)動，使該平臺控制簡便，且具有較高的轉(zhuǎn)動精度；通過采用垂直換向放大機(jī)構(gòu)、杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅰ和杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅱ三級放大，擴(kuò)大了壓電陶瓷的輸出位移，實(shí)現(xiàn)了大轉(zhuǎn)動角度；通過對稱設(shè)置的兩個垂直換向放大機(jī)構(gòu)將壓電陶瓷的單輸出位移轉(zhuǎn)換為大小相等、方向相反的兩路輸出位移；通過杠桿放大機(jī)構(gòu)Ⅱ?qū)⑼恢本€上的兩路輸出位移轉(zhuǎn)換為兩路相互平行的輸出位移，實(shí)現(xiàn)了兩個運(yùn)動平臺各自的擺動，從而實(shí)現(xiàn)了單壓電陶瓷驅(qū)動的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的主動驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的被動順從機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。